DE3711986A1

DE3711986A1 - Kompressor in spiralbauweise und verfahren zu seiner herstellung

Info

Publication number: DE3711986A1
Application number: DE19873711986
Authority: DE
Inventors: Kazutaka Suefuji; Aizo Kaneda; Yasuyuki Kanai; Shozo Nakamura; Tetsuya Arata; Katsuaki Kikuchi; Takao Senshu; Kimiaki Nakakado; Eiji Maeda; Sadatoshi Minakawa
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1986-04-11
Filing date: 1987-04-09
Publication date: 1987-10-15
Also published as: US4802831A

Description

Die Erfindung betrifft einen Kompressor in Spiralbauweise nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 14.

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Rotationskolbenmaschinen in Spiralbauweise und insbesondere auf einen Kompressor, der für Kühlsysteme oder Klimaanlagen verwendbar ist.

Es sind bereits Rotationskolbenmaschinen in Spiralbauweise bekannt, die ein stationäres Spiralelement aus Metall mit einer Stirnwand und einer Spiralwand, die auf einer Seite der Stirnwand senkrecht davon abstehend ausgebildet ist, und ein umlaufendes Spiralelement aus Metall mit einer Stirnwand und einer Spiralwand aufweisen, die senkrecht auf einer Seite der Stirnwand absteht und die gleiche Form wie das stationäre Spiralelement hat, wobei die Spiralwand jedoch zu der des stationären Spiralelements entgegengerichtet ist. Das stationäre Spiralelement und das umlaufende Spiralelement sind so zusammengefügt, daß ihre beiden Spiralwände unter Bildung von Arbeitskammern zwischen sich ineinandergreifen. Wenn eine solche Maschine als Kompressor verwendet wird, wird das umlaufende Spiralelement so angetrieben, daß es eine Umlaufbewegung bezüglich des stationären Spiralelements ausführt, so daß die Arbeitskammern allmählich zur Mitte des stationären Spiralelements hin bewegt werden und dabei fortlaufend ihre Volumina verkleinern.

Bei einer solchen Maschine müssen die Spiralwände der beiden Spiralelemente spanabhebend und dann auf eine hochgradige Abmessungsgenauigkeit endbearbeitet werden. Dies erfordert eine große Anzahl von Herstellungsschritten, was zu einer langen Produktionszeit führt und einen geringen Produktionswirkungsgrad ergibt.

Um dies zu vermeiden, wurde in den JP-OS 91 388/1983 und 2 18 382/1984 ein Verfahren vorgeschlagen, bei welchem das umlaufende Spiralelement und das stationäre Spiralelement auf ihren gegenüberliegenden Flächen mit präszisionsgeformten Harzüberzugsschichten beschichtet werden. Dabei wird jedoch lediglich darauf hingewiesen, daß beispielsweise ein wärmehärtbares Harz als Material für die Überzugsschichten verwendet werden kann. Beispiele für Materialien und Zusammensetzungen der Harzüberzugsschichten, die eine hohe Abmessungsgenauigkeit, einen hohen Verschleißwiderstand, eine hohe Ermüdungsfestigkeit und eine gute Haftfestigkeit an dem Metallmaterial haben, aus dem die Spiralelemente hergestellt sind, fehlen. Außerdem ist bei diesen Vorschlägen der Widerstand des Harzmaterials gegenüber einem Gemisch aus Maschinenöl und Arbeitsfluid, wie einem Fluorkohlenwasserstoff, nicht in Betracht gezogen. Schließlich fehlt jeder Hinweis auf das Verfahren zur Ausbildung der Harzüberzugsschichten mit hoher Abmessungsgenauigkeit und Oberflächengenauigkeit der Spiralwände. Es wird jedoch auf die Einsatzformung unter Verwendung einer zweifarbigen Spritzgießtechnik hingewiesen.

Ein weiteres Problem bei den herkömmlichen Spiralwänden besteht darin, daß das Volumen in der Arbeitskammer nicht auf Null reduziert werden kann und ein toter Raum auch im Endstadium der Kompression gebildet wird, da die Spiralwände eine gleichförmige Stärke, d. h. eine gleichförmige Abmessung gemessen in der Radialrichtung, über ihrer gesamten Länge haben. Als Folge sind großbemessene Spiralelemente erforderlich, um eine gewünschte Kompressorleistung zu erzielen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, einen Kompressor in Spiralbauweise nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden bzw. das Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 14 so auszugestalten, daß sich ein Kompressor in Spiralbauweise mit hohem Produktionswirkungsgrad herstellen läßt, der einen zuverlässigen Betrieb gewährleistet.

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 bzw. des Patentanspruchs 14 angegebenen Merkmalen gelöst, die in den zugeordneten Unteransprüchen vorteilhaft weitergebildet sind.

Die erfindungsgemäße Rotationskolbenverdichtermaschine in Spiralbauweise hat ein stationäres Verbundspiralelement und ein umlaufendes Verbundspiralelement. Jedes der Spiralelemente hat eine im wesentlichen kreisförmige Stirnwand und eine insgesamt spiralförmige Wand, die auf der einen Seite der Stirnwand ausgebildet ist und sich axial davon aus erstreckt. Die Spiralelemente sind so angeordnet, daß ihre Spiralwände ineinandergreifen und zusammen mit den Stirnwänden Arbeitskammern bilden. Das umlaufende Spiralelement wird von einer Antriebseinrichtung so angetrieben, daß es eine Umlaufbewegung bezüglich des stationären Spiralelements derart ausführt, daß die Arbeitskammern radial unter Änderung ihrer Volumina bewegt werden. Jedes der Spiralelemente hat ein Basisspiralelement aus Metall mit einem Stirnwandabschnitt und einem im wesentlichen spiralförmigen Wandabschnitt, der sich axial davon auf einer Seite des Stirnwandabschnitts aus erstreckt, sowie eine Überzugsschicht aus einer Harzmasse, die auf wenigstens der gesamten Oberfläche der einen Seite des Stirnwandabschnitts einschließlich der Oberflächen des Spiralwandabschnitts ausgebildet ist. Der Spiralwandabschnitt eines jeden Verbundspiralelements endet in einem inneren Endabschnitt, der in Axialrichtung des Spiralelements gesehen insgesamt wulstförmig ist. Die Harzmasse weist ein wärmehärtbares Harz und einen anorganischen Füllstoff auf und hat eine lineare Wärmeausdehnungzahl von nicht mehr als 2,8 × 10^-5 cm/cm/°C und eine Glasübergangstemperatur von nicht weniger als 160°C.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Basiselement aus Metall hergestellt, das einen im wesentlichen kreisförmigen Stirnwandabschnitt und einen insgesamt spiralförmigen Wandabschnitt aufweist, der auf einer Seite des Stirnwandabschnitts ausgebildet ist und sich axial davon aus erstreckt. Das Basisspiralelement wird in einem Formhohlraum angeordnet, der von einem Paar von Formteilen gebildet wird, wenn sie sich in ihrer Schließstellung befinden. Der Formhohlraum hat eine erste und eine zweite Hohlraumoberfläche. Die erste Hohlraumoberfläche wird von einem der Formteile gebildet und ist so ausgelegt, daß sie am Rücken des Basisspiralelements anliegt. Der zweite Formhohlraum wird von dem andere Formteil gebildet und ist so geformt und bemessen, daß seine Gestalt im wesentlichen komplementär zu der einen Seite und etwas größer als die eine Seite des Stirnwandabschnitts des Basisspiralelements ist, so daß ein Raum mit einer vorgegebenen Abmessung zwischen dem anderen Formteil und dem Basisspiralelement gebildet wird. Die Form hat einen Angußkanal. Durch den Angußkanal wird eine vorher festgelegte Menge der Harzmasse in den Formhohlraum eingeführt, um den Raum zu füllen, so daß eine Überzugsschicht aus der Harzmasse auf einer Seite des Stirnwandabschnitts des Basisspiralelements und an dem Spiralwandabschnitt ausgebildet wird. Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich dadurch aus, daß das Basisspiralelement eine Oberflächenrauhigkeit von 5 bis 100 µm Rmax auf allen seinen Oberflächen mit Ausnahme der Rückseite des Stirnwandabschnitts hat. Die Harzmasse besteht aus einem wärmehärtbaren Harz und einem anorganischen Füllstoff. Sie hat eine lineare Wärmeausdehnungszahl von nicht mehr als 2,8 × 10^-5 cm/cm/°C und eine Glasphasenübergangstemperatur, die nicht niedriger als 160°C ist. Wenn das Basisspiralelement an der ersten Hohlraumfläche plaziert ist, wird die Form vorläufig geschlossen, wobei ein vorgegebener Kompressionsrand verbleibt. Dann wird die Harzmasse in den Formhohlraum eingebracht. Danach wird die Form vollständig geschlossen, bis der Kompressionsrand Null wird.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren lassen sich Spiralelemente für Rotationskolbenmaschinen in Spiralbauweise mit hoher Produktivität herstellen, die äußerst zuverlässig und sicher arbeiten.

Anhand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Kompressor in Spiralbauweise im Axialschnitt,

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Kompressionsteil des Kompressors von Fig. 1,

Fig. 3 schematisch in einer Draufsicht die Spiralwand des umlaufenden Spiralelements des Kompressors von Fig. 2,

Fig. 4 schematisch im Axialschnitt das umlaufende Spiralelement mit einer Überzugsschicht,

Fig. 5 eine axial geschnittene Form für das Gießen der Harzmasse an das umlaufende Spiralelement zur Bildung der Überzugsschicht von Fig. 4,

Fig. 6A bis 6D in Draufsichten verschiedene Stufen des Kompressionsvorgangs zur Veranschaulichung der Arbeitsweise des Spiralkompressors,

Fig. 7 in einer Ansicht wie Fig. 3 eine Modifizierung der Spiralwand des umlaufenden Spiralelements,

Fig. 8 einen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform eines umlaufenden Spiralelements des Spiralkompressors,

Fig. 9 das Spiralelement von Fig. 8 in einer Ansicht wie Fig. 4,

Fig. 10 im Axialschnitt eine Form zum Angießen einer Harzmasse an das Spiralelement von Fig. 9,

Fig. 11 eine dritte Ausführungsform eines umlaufenden Spiralelements für einen Kompressor in einer Ansicht wie Fig. 4 bzw. 9,

Fig. 12 eine Einzelheit des Spiralelements von Fig. 11,

Fig. 13 eine Einzelheit des umlaufenden Spiralelements von Fig. 11 und 12 sowie eines zugeordneten stationären Spiralelements,

Fig. 14 in einer Schittansicht eine Formmaschine mit einer Form zum Angießen einer Harzmasse an das umlaufende Spiralelement der Fig. 11 bis 13,

Fig. 15 im Schnitt eine modifizierte Form,

Fig. 16 in einer Ansicht wie Fig. 15 eine weitere Modifizierung der Form und

Fig. 17 eine Einzelheit der Form von Fig. 16.

Der in Fig. 1 gezeigte Kompressor in Spiralbauweise hat ein luftdicht abgeschlossenes Gehäuse 1, in welchem ein Kompressorabschnitt 2 und ein Motorabschnitt 3 vorgesehen sind. Der Kompressorabschnitt 2 hat ein stationäres Spiralelement 4 und ein umlaufendes Spiralelement 5, das mit dem stationären Spiralelement 4 so zusammengefügt ist, daß dazwischen dichte Kompressionskammern 9 gebildet werden. Das stationäre Spiralelement 4 hat eine scheibenförmige Stirnwand 4 a und eine Spiralwand 4 b, die auf einer Seite der Stirnwand 4 a so ausgebildet ist, daß sie senkrecht davon absteht und eine Gestalt hat, die einer Evolventenkurve oder einer ähnlichen Kurve folgt. Die Stirnwand 4 a ist mit einer zentralen Förderöffnung 10 und einer äußeren Umfangsansaugöffnung 7 versehen. Das umlaufende Spiralelement 5 hat eine scheibenförmige Stirnwand 5 a und eine Spiralwand 5 b, die auf einer Seite der Stirnwand 5 a so ausgebildet ist, daß sie senkrecht davon absteht. Die Spiralwand 5 b hat die gleiche Form wie die Spiralwand 4 b des stationären Spiralelements 4, ist jedoch in der entgegengesetzten Richtung dazu gewunden. An der Seite der Stirnwand 5 a, die der Spiralwand 5 b gegenüberliegt, ist eine Nabe 5 d ausgebildet. Ein Rahmen 11 ist mit einem einstückigen zentralen Lagerabschnitt 11 a versehen, der eine Welle 14 drehbar lagert. Die Welle 14 ist an ihrem einen Ende mit einem exzentrischen Zapfen 14 a versehen, der drehbar in einer Bohrung in der Nabe 5 d aufgenommen ist. Das stationäre Spiralelement 4 ist an seinem Umfangsabschnitt an dem Rahmen 11 durch eine Vielzahl von Bolzen befestigt. Das umlaufende Spiralelement 5 ist an dem Rahmen 11 über einen Oldham-Mechanismus 12 gehalten, der aus einem Oldham-Ring und einem Oldham-Keil zusammengesetzt ist. Der Oldham-Mechanismus 12 verhindert, daß sich das umlaufende Spiralelement 5 um seine eigene Achse dreht, so daß das umlaufende Spiralelement 5 eine Umlaufbewegung bezüglich des stationären Spiralelements 4 ausführt. Die Welle 14 ist an ihrem unteren Ende direkt mit einem Rotor eines Elektromotors des Motorabschnitts 3 verbunden.

Durch die Wand des dicht abgeschlossenen Gehäuses 1 erstreckt sich ein Ansaugrohr 17, das mit seinem inneren Ende mit der Ansaugöffnung 7 verbunden ist, die in dem stationären Spiralelement 4 ausgebildet ist. Die zentrale Förderöffnung 10 in der Stirnwand des stationären Spiralelements 4 mündet in eine Förderkammer 1 a, die in dem dicht abgeschlossenen Gehäuse 1 ausgebildet ist und über Kanäle 18 a und 18 b mit einer unteren Kammer 1 b über den Motorabschnitt 3 in Verbindung steht. Die untere Kammer 1 b steht mit einem Förderrohr 19 in Verbindung, die sich durch die Wand des dicht abgeschlossenen Behälters 1 erstreckt.

Zwischen dem Rahmen 11 und einer Gegendruckfläche des umlaufenden Spiralelements 5 ist ein Raum 20 ausgebildet, der als Gegendruckkammer bezeichnet wird. Ein Teil des Gases mit einem Druck zwischen dem Ansaugdruck und dem Förderdruck wird in die Gegendruckkammer 20 eingeführt, wodurch eine Kraft erzeugt wird, die auf die Rückseite des umlaufenden Spiralelements 5 drückt, wodurch es in Axialrichtung auf das stationäre Spiralelement 4 zu gedrückt wird und so einer Schubkraft widersteht, die durch die Gasdrucke in den Kompressionskammern 9 zwischen den beiden Spiralelementen 4 und 5 erzeugt wird und auf das umlaufende Spiralelement 5 nach unten wirkt. Die Einführung des Gases mit dem Zwischendruck in die Gegendruckkammer 20 erfolgt durch kleine nicht gezeigte Öffnungen in geeigneten Abschnitten der Stirnwand 5 a des umlaufenden Spiralelements 5.

Von dem unteren Ende der Welle 14 steht nach unten ein Ölansaugrohr 14 b vor. Die Bohrung in diesem Ölansaugrohr steht mit einem nicht gezeigten Ölkanal in der Welle 14 in Verbindung und erstreckt sich über deren Länge nach oben zur oberen Stirnfläche des exzentrischen Zapfens 14 a. Das Ölansaugrohr 14 b ist in Schmieröl 6 eingetaucht, das in einem Bodenabschnitt des dicht abgeschlossenen Behälters 1 gesammelt wird. Wenn der Kompressor in Betrieb ist, wird das Schmieröl 6 durch das Ölansaugohr 14 b nach oben gesaugt und durch den Ölkanal in der Welle 14 zu den verschiedenen Gleitteilen mit deren Schmierung geführt.

Im Betrieb wird das Drehmoment des Elektromotors des Motorabschnitts 3 auf die Welle 14 übertragen, die direkt mit der Welle des Motors verbunden ist. Als Folge dreht sich der exzentrische Zapfen 14 a um die Achse der Welle 14. Dadurch läuft die Nabe 5 d und somit auch das umlaufende Spiralelement 5 um die Achse der Welle 14 a um. Der Oldham-Mechanismus verhindert, daß sich das umlaufende Spiralelement um seine eigene Achse dreht, so daß das umlaufende Spiralelement 5 eine Umlaufbewegung bezüglich des stationären Spiralelements 4 ausführt. Als Folge dieser Umlaufbewegung werden die Kompressionskammern 9 fortschreitend zur Mitte des stationären Spiralelements 4 hin bewegt, wobei ihre Volumina fortlaufend abnehmen. In die Ansaugkammer, die in den äußeren Umfang des stationären Spiralelements über ein Ansaugrohr 17 und eine Ansaugöffnung 7 münden, wird ein Kältemittelgas mit einem niedrigen Druck und einer niedrigen Temperatur angesaugt. Das Gas gelangt in die Kompressionskammern und wird fortlaufend komprimiert, wodurch sein Druck und seine Temperatur steigen. Das so komprimierte Gas wird durch die Förderöffnungen 10 in die Förderkammer 1 a gefördert und in die untere Kammer 1 b über die Kanäle 18 a und 18 b geführt. Das Gas wird dann zur Außenseite des Kompressors über das Förderrohr 19 abgegeben. Aufbau und Arbeitsweise des Kompressors entsprechen denen der bekannten Spiralkompressoren.

Der erfindungsgemäße Spiralkompressor hat jedoch eine spezielle Form der Spiralwände der Spiralelemente, was anhand der Fig. 2 und 3 erläutert wird. Bei dem in Fig. 2 gezeigten stationären Spiralelement 4 und bei dem zugeordneten umlaufenden Spiralelement 5 bestehen die Spiralwände 4 b bzw. 5 b aus einem zusammengesetzten Material, das aus einem Basisspiralelement und einer Harzüberzugsschicht besteht, die auf die Oberfläche des Basisspiralelements präzisionsaufgeformt ist. Die äußere Gestalt dieser zusammengesetzten Spiralwände ist in Fig. 2 gezeigt. Man sieht, daß die radial inneren Enden 4 b′ und 5 b′ dieser Spiralwände 4 b bzw. 5 b insgesamt wulstförmig aufgeweitet sind. Die Form der Wulstenden 4 b′ und 5 b′ der Spiralwände 4 b und 5 b wird anhand von Fig. 3 erläutert.

In Fig. 3 ist gezeigt, daß jede Spiralwand 5 b eine Form hat, die von einer äußeren Evolventenkurve AB und einer inneren Evolventenkurve A′B′ gebildet wird. Der Ausgangspunkt A der Spirale der äußeren Evolventenkurve AB und der Ausgangspunkt A′ der Spirale der inneren Evolventenkurve A′B′ sind zueinander um 180° versetzt. Die Spiralendpunkte B und B′ befinden sich in Positionen, die einen Winkelabstand von den jeweiligen Ausgangspunkten A bzw. A′ haben, der ausreicht, um zu gewährleisten, daß dicht abgeschlossene Räume oder Kompressionskammern gebildet werden.

Wenn der Radius der Umlaufbewegung ε und die Stärke der Spirale t ist, ergibt sich der Radius a des Basiskreises der Evolventenkurve zu:

a = (ε + t)/π

Wenn der Spiralwandwinkel λ und der Phasenwinkel der äußeren Evolventenkurve Null ist, ergibt sich die äußere Evolventenkurve zu:

Die innere Evolventenkurve A′B′ läßt sich durch folgende Gleichungen beschreiben:

wobei β ein Wert ist, für den gilt β = t/a.

Nimmt man an, daß die Position des Punktes A in der Dimension des Spiralwandwinkels g ₁ ist, ergibt sich die Position des Punktes A′ in der Dimension des Spiralwandwinkels zu (λ ₁ + π). In gleicher Weise erhält man die Positionen der Punkte B und B′ zu ( λ₁ + 2 π) bzw. (λ ₁ + 3 π). Der Punkt A ist glatt mit einem konvexen Bogen mit einem Radius r auf der Innenseite verbunden, während der Punkt A′ glatt mit einem konkaven Bogen mit dem Radius R auf der Innenseite verbunden ist. Der konvexe und der konkave Bogen sind glatt miteinander an einer Mittelstelle C verbunden. Dabei müssen R und r der folgenden Beziehung genügen:

R = r + ε

Dabei gilt für den Radius r folgende Gleichung:

Setzt man λ für das Verhältnis r/a, erhält man für die Koordinaten (Xp, Yp) des Punktes P folgende Gleichungen:

Xp = a{cos λ ₁ + (λ ₁ - γ) sin λ ₁}
Yp = a{sin λ ₁ + (λ ₁ - γ) cos λ ₁}

Der Punkt P′ befindet sich in einer Position, die symmetrisch zum Punkt P bezogen auf die Mitte ist, so daß sich die Koordinaten (Xp′, Yp′) des Punktes P′ durch folgende Gleichungen ausdrücken lassen:

Xp′ = -a{cos λ ₁ + (λ ₁ - γ) sin λ ₁}
Yp′ = -a{sin λ ₁ - (λ ₁ - γ) cos g ₁}

Der konkexe und der konkave Bogen erstrecken sich über den gleichen Winkel ψ, der durch folgende Gleichung angegeben wird:

Im folgenden werden werden der Aufbau der Spiralwand sowie das Verfahren zu ihrer Herstellung erläutert.

Das in Fig. 4 gezeigte umlaufende Spiralelement 5 weist ein beispielsweise durch Gießen aus einem Metall, das eine große Festigkeit und Steifigkeit hat, wie Gußeisen oder Stahl, vorgefertigtes Basiselement 5-1 auf. Auf die Oberflächen der Spiralwandabschnitte 5 b-1, 5 b′-1 und die Oberfläche der Stirnwand 5 a-1, an der die Spiralwand angeformt ist, wird eine Harzüberzugsschicht 5 c durch Präzisionsguß aufgebracht. Die Stärke der Harzüberzugsschicht 5 c ist etwas übertrieben dargestellt.

Fig. 5 zeigt das Verfahren zur Ausbildung der Harzüberzugsschicht 5 c. Das Basiselement 5-1 des umlaufenden Spiralelements 5 wird in der Form angeordnet, die aus zwei Formteilen 30 und 31 besteht. Das Formteil 30 hat eine Spiralnut, die so genau geformt und in der Größe bemessen ist, daß ein sehr kleiner Spalt zwischen der Oberfläche der Spiralwand und der Oberfläche der Nut bleibt. Das Formteil 30 hat einen Harzangußkanal 30 a mit einem Durchmesser, der kleiner als die Stärke des Spiralwandabschnittes 5 b′ ist und so positioniert ist, daß er dem Ende des zentralen Abschnitts der Spiralwand gegenüberliegt, wo der wulstförmige Abschnitt 5 b′-1 auszubilden ist. Das Basiselement 5-1 des umlaufenden Spiralelements 5 sitzt auf seiner der Spiralwand 5 b gegenüberliegenden Seite in einer Ausnehmung, die in dem Formteil 31 ausgebildet ist. Wenn das Formteil 30 mit dem Formteil 31, in welchem das Basiselement 5-1 sitzt, zusammengefügt ist, ergibt sich ein Formhohlraum 5 c′ mit einer vorgegebenen Form und Größe zwischen dem Formteil 30 und den Oberflächen des Stirnwandabschnittes 5 a-1 und den Spiralwandabschnitten 5 b-1, 5 b′-1 des Basiselements 5-1.

Durch den Harzangußkanal 30 a wird eine Harzmasse, auf die später noch näher eingegangen wird, eingeführt, die den Hohlraum 5 c′ ausfüllt und dann an dem Basiselement 5-1 aushärtet, so daß man das in Fig. 4 gezeigte Spiralelement 5 erhält, das aus dem Basiselement 5-1 und der Harzüberzugsschicht 5 b besteht, die auf der gesamten Oberfläche des Basiselements 5-1 mit Ausnahme seiner Rückseite ausgebildet ist. Die Form des Harzangußkanals 30 a ist so festgelegt, daß, wenn das Formteil 30 entfernt wird, der den Harzangußkanal 30 a füllende Harzabschnitt so abgetrennt wird, daß eine kleine Einbuchtung oder Ausnehmung der Stirnfläche des Spiralwandabschnitts 5 b′ bleibt. Diese Ausnehmung beeinträchtigt die Gasdichtung nicht, da sie einen Durchmesser hat, der kleiner als die Stärke des Spiralwandabschnitts 5 b′ ist. Außerdem verbleibt an der Stirnfläche des Spiralwandabschnitts 5 b′ kein Vorsprung. Es ist deshalb nicht nötig, die Oberflächen der Spiralwandabschnitte 5 b und 5 b′ und die Oberfläche der Stirnwand 5 a, an der die Spiralwand ausgebildet ist, spanabhebend zu bearbeiten. Der einzige, in der Mitte des Formteils 30 vorgesehene Harzangußkanal 30 a verteilt das Harz gut auf alle Abschnitte des Formhohlraums 5 c′, wobei Probleme vermieden werden, wie sie sich ergeben könnten, wenn zwei oder mehr Harzangußkanäle benutzt würden, beispielsweise eine unzureichende Genauigkeit und ungenügende Festigkeit infolge der Bildung von Schweißlinien in den Abschnitten, wo die Harzabschnitte von verschiedenen Angußkanälen ineinander übergehen.

Dadurch wird das umlaufende Spiralelement 5 von dem Basiselement 5-1 aus Metall und der durch diesen angeformten Überzugsschicht 5 c aus Harz gebildet. Das stationäre Spiralelement 4 des Kompressors in Spiralbauweise wird in der gleichen Weise gefertigt.

Die verwendete Harzmasse kann eine Mischung aus 60 Gew.-% Bismaleimidtriazinharz, aus 20 Gew.-% Quarzglas als anorganischer Füllstoff und aus 20 Gew.-% einer Mischung von Graphitpulver und Molybdendisulfid (MoS₂) als Feststoffschmiermittel sein. Diese Harzmasse wird dann auf die Oberfläche des Basisspiralelementes 5-1 zur Bildung der Harzüberzugsschicht 5 c durch Vakuumkompressionspritzgießen im Präzisionsguß aufgebracht.

Das Vakuumkompressionsspritzgießen wird im folgenden näher erläutert.

Das Bismaleimidtriazinharz ist auch bei einer hohen Temperatur äußerst hitzebeständig und gegen Öl und Fluorkohlenwasserstoffe sehr widerstandsfähig. Das Quarzglas dient zum Verringern der linearen Wärmeausdehnungszahl der Harzmasse auf einen Wert, der annähernd dem des Basisspiralelements 5-1 angenähert ist, und zum Verbessern der mechanischen Festigkeit. Das Gemisch aus Graphitpulver und Molybdendisulfid verbessert die Verschleißfestigkeit. Die aus diesen Bestandteilen zusammengesetzte Harzmasse hat eine lineare Wärmeausdehnungszahl von etwa 2,5 × 10^-5 cm/cm/°C und eine Glasübergangstemperatur von etwa 230°C. Die Haftfestigkeit zwischen dieser Harzmasse und dem Basisspiralelement 5-1 beträgt mehr als 1300 N/cm² bei Raumtemperatur. Die Harzmasse hat ferner einen geringen Gießschrumpffaktor.

Die erwähnte Harzmasse hat insgesamt folgende Vorteile in dem Temperaturbereich zwischen -20°C und 150°C, in welchem der Spiralkompressor eingesetzt wird, nämlich nahezu keine Altersveränderung in der Größe der Spiralwand, eine hohe Bindefestigkeit zwischen dem Basisspiralelement 5-1 und der Harzüberzugsschicht, einen hohen Verschleißwiderstand, sehr gute Anti-Öl- und Anti-Fluorkohlenwasserstoff- Eigenschaften und eine hohe mechanische Festigkeit. Die erwähnte Harzmasse ermöglicht so eine hohe Betriebssicherheit, wenn sie als Material für die Harzüberzugsschicht an dem Basisspiralelement verwendet wird.

Anhand der Fig. 6A bis 6D wird das Prinzip der Arbeitsweise des Kompressors, der ein stationäres Spiralelement 4 und ein umlaufendes Spiralelement 5 aufweist und nach dem beschriebenen Verfahren hergestellt ist, erläutert. In diesen Figuren ist im Schnitt ein Abschnitt des stationären Spiralelements 4 mit der Ansaugkammer 7 und einem nicht geschnittenen Teil der Spiralwand 5 b des umlaufenden Spiralelements 5 gezeigt, das mit dem stationären Spiralelement 4 kämmt. Die Verdichtungskammern bestehen aus geschlossenen Räumen, die zwischen den Stirnwänden der beiden Spiralelemente gebildet werden. In diesen Figuren ist das umlaufende Spiralelement 5 in vier verschiedenen Stellungen gezeigt, die jeweils um 90° zueinander versetzt sind. In der in Fig. 6A gezeigten Stufe haben sich die beiden Kompressionskammern 9 gerade von der Ansaugkammer 7 getrennt und sich geschlossen, wodurch sie das Maximalvolumen V ₁ + V′ ₁ bilden. Bei der in Fig. 6B gezeigten Stufe hat das Gesamtvolumen der Kompressionskammern 9 abgenommen auf V ₂ + V′ ₂. Bei der Stufe von Fig. 6C hat das Gesamtvolumen weiter auf V ₃ + V′ ₃ abgenommen. Geht man davon aus, daß Spiralwände der beiden Spiralelemente eine identische Form haben, so ergibt sich, daß die Volumina V ₁ und V′ ₁ gleich sind. Dies gilt auch für die Volumina V ₂ und V′ ₂ sowie die Volumina V ₃ und V′ ₃. Ein weitere Umlaufbewegung des umlaufenden Spiralelements 5 in die in Fig. 6A gezeigte Position führt dazu, daß die beiden Kompressionskammern zu einer einzigen Kammer mit einem Volumen V ₅ werden, das gegenüber dem Gesamtvolumen V ₄ + V′ ₄ weiter verringert ist. Das Volumen dieser einzigen Kammer nimmt weiter auf V ₆ (Fig. 6B) und dann auf V ₇ (Fig. 6C) ab. Schließlich wird das Volumen der einzigen Kompressionskammer auf Null in der in Fig. 6D gezeigten Stufe reduziert.

Fig. 7 zeigt eine Modifizierung der Gestaltung des inneren Endes der Spiralwand und unterscheidet sich gegenüber Fig. 3 dadurch, daß der konvexe Bogen AC und der konkave Bogen A′C′ miteinander durch eine gemeinsame tangentiale Linie CC′ anstelle der direkten Verbindung verbunden sind. Somit sind auch die Gleichungen, welche die Gestalt des inneren Endes der Spiralwand, die Koordinate und Abmessungen festlegen, anders als die der Ausführungsform von Fig. 3, und zwar in folgender Hinsicht:

wobei l die Länge der tangentialen Linie CC′ ist, die durch folgende Gleichung darstellbar ist:

l = √4a ² {(λ ₁ - γ)² + 1} - (R * r)²

Der Kompressionsvorgang mit den Spiralwänden dieser Modifizierung erfolgt genauso, wie vorstehend erläutert, wobei auch in diesem Fall das Volumen der Kompressionskammer abschließend auf Null reduziert wird.

Fig. 8 bis 10 zeigen eine zweite Ausführungform eines Spiralelements einer Rotationskolbenmaschine in Spiralbauweise. Die in Fig. 8 gezeigte Spiralwand des umlaufenden Spiralelements 5 ist längs einer Ebene senkrecht zur Achse des Spiralelements 5 geschnitten. Die äußere Form dieser Spiralwand entspricht im wesentlichen der der ersten Ausführungsform, anders ist jedoch die Form des Basiselements. Bei dieser Ausführungsform hat nämlich der Spiralwandabschnitt des Basiselements eine gleichförmige oder konstante Dicke über seiner Länge vom Spiralwandabschnitt 5 b zum Spiralwandabschnitt 5 b′. Die Wulstform des inneren Endes der Spiralwand wird durch die Harzschicht 5 c vervollständigt.

Fig. 9 zeigt das umlaufende Spiralelement 5 dieser Ausführungsform im Schnitt längs einer Ebene, die parallel zur Achse des Spiralelements ist, wobei die Dicke der Harzüberzugsschicht etwas übertrieben dargestellt ist.

Fig. 10 zeigt im Schnitt eine Form, die für die Herstellung des umlaufenden Spiralelements dieser zweiten Ausführungsform geeignet ist. Das Gießverfahren entspricht im wesentlichen dem der ersten Ausführungsform, so daß eine weitere Erläuterung entfallen kann. Zusätzlich zu den Vorteilen der ersten Ausführungsform kann das Spiralwandelelement mit konstanter Dicke durch geeignetes Biegen eines Materials mit konstanter Dicke, beispielsweise eines Stahlblechs, gebildet werden.

Bei der ersten und zweiten Ausführungsform, wie sie hier beschrieben sind, sind die Oberflächen der Basisoberfläche der Spiralwände mit Überzugsschichten aus elastischem Harz beschichtet. Die Existenz der Harzüberzugsschichten beseitigt verschiedene Probleme, wie sie sich sonst bei direktem Kontakt von Metall zu Metall zwischen den beiden Spiralelementen ergeben. Dadurch können wiederum die Spiralwände der beiden Spiralelemente mit höherer Gasdichtheit ineinandergreifen, wodurch ein Entweichen des Gases verringert wird, das in den Kompressionskammern komprimiert wird, wodurch die Leistung des Spiralkompressors verbessert wird.

Die zentralen Endabschnitte der Spiralwände an beiden Spiralelementen sind wulstförmig ausgebildet, um so Toträume auszuschließen, wie sie bei den herkömmlichen Spiralkompressoren in den jeweiligen Kompressionsendstufen unvermeidbar gebildet werden. Als Folge kann der erfindungsgemäße Kompressor in Spiralbauweise mit höherem Kompressionsverhältnis arbeiten. Das bedeutet, daß die Größe des Spiralkompressors für eine gegebene zu erzielende Leistung verkleinert werden kann. Die Oberflächen der Spiralwände sind mit Harzüberzugsschichten beschichtet, die durch Präzisionsgießen ausgebildet werden. Das zum Gießen dieser Überzugsschicht benutzte Formteil hat einen Harzangußkanal mit einem Durchmesser, der kleiner ist als die Dicke des wulstförmigen Endabschnitts einer jeden Spiralwand. Als Folge können die Spiralelemente ohne mechanische Bearbeitung nach der Ausbildung der Harzüberzugsschicht eingesetzt werden, wodurch die Herstellungskosten der Spiralelemente merklich verringert werden. Außerdem kann der Spiralkompressor mit einem auf ein Minimum reduzierten Spalt zwischen den Spiralwänden der Spiralelemente arbeiten, so daß das Entweichen von komprimiertem Gas verringert wird, was eine höhere Kompressionsleistung ergibt.

Bei der in den Fig. 11 bis 13 gezeigten dritten Ausführungsform hat das umlaufende Spiralelement 105 ein Basiselement 121. Das Basiselement 121 ist ein aus Roheisen gegossenes Teil und hat eine Stirnwand 120 und eine Spiralwand 119, die an der für sie vorgesehenen Oberfläche 120 a der Stirnwand 120 ausgebildet ist. Das Basiselement 121 ist mit einer Harzüberzugsschicht 122 mit einer gleichförmigen Dicke überzogen, die aus einer Harzmasse besteht, welche, was noch erläutert wird, hauptsächlich aus Bismaleimidtriazinharz besteht. Die Überzugsschicht erstreckt sich über die gesamte Oberfläche mit Ausnahme über die Rückseite 120 b, die der die Spiralwand tragenden Fläche 120 a gegenüberliegt. An der Rückseite 120 b des umlaufenden Spiralelements 105 ist eine Oldham- Keilnut 123 als Teil einer Oldham-Verbindung vorgesehen. Weiterhin ist ein Kurbelwellenlager 124 für die drehbare Aufnahme einer nicht gezeigten Kurbelwelle vorgesehen. Das Basiselement 121 des Spiralelements 105 ist ein aus Roheisen gegossenes Gußteil. Die Oberflächenrauhigkeit des Basiselements 121 hängt von der Korngrößenregulierung des Formsandes und des beim Sandstrahlen benutzten Sandes ab und beträgt gewöhnlich am Gußteil etwa 50 µm Rmax.

Diese Oberflächenrauhigkeit verbessert die Haftfestigkeit zwischen dem Basiselement 121 und der Harzüberzugsschicht 122.

Die Rückseite 120 b des Basiselements 121 ist spanabhebend bearbeitet und wird nicht mit der Harzüberzugsschicht versehen. Im Zustand nach dem Beschichten der Spiralwand 119 mit der Harzüberzugsschicht 122 verjüngt sich die Spiralwand mit einem Winkel R von 2° in Höhenrichtung der Spiralwand. Die oberen und unteren Enden der Spiralwand 119 sind mit einem Radius R von etwa 1 mm abgerundet. Die Verjüngung ermöglicht eine glatte Abnahme der Spiralwände von den Formteilen, während runde Kanten und Ränder Spannungskonzentrationen vermeiden, die sonst in den Rändern und Ecken der Harzüberzugsschicht 122 durch die Kraft auftreten können, die durch den in den Kompressionskammern entstehenden Gasdruck erzeugt wird. Die Harzmasse der Überzugsschicht 122 ist die gleiche wie bei der ersten Ausführungsform.

Das beschriebene umlaufende Spiralelement 105 kann eine Kombination mit einem stationären Spiralelement 125 eingesetzt werden, das ebenfalls aus einem aus Roheisen gegossenen Basiselement 126 und einer Harzüberzugsschicht 122 zusammengesetzt ist, die auf der gesamten Oberfläche des Basiselements 126 mit Ausnahme der Rückseite ausgebildet ist. Dabei ist die Zusammensetzung der Harzmasse die gleiche wie die des umlaufenden Spiralelements 105. Die Oberflächenrauhigkeit des Basiselements 126 und die Form und Größe der Spiralwand am Basiselement 126 sind die gleichen wie die des Basiselements 121 des umlaufenden Spiralelements 105. Das umlaufende Spiralelement 105 und das stationäre Spiralelement 126, die auf diese Weise hergestellt sind, werden, wie in Fig. 13 gezeigt ist, zusammengefügt. Die Anordnung wird in einen Spiralkompressor eingesetzt. Dann wird ein vorher festgelegter Beschleunigungsversuch an dem Spiralkompressor ausgeführt. Es zeigt sich, daß der Spiralkompressor ohne wesentliches Einhaken der Spiralwände und ohne wesentliche Änderung des Kompressionsverhältnisses während seines alterslangen Einsatzes arbeitet.

Anhand von Beispielen wird die Erfindung weiter erläutert.

Beispiel 1

Zur Herstellung eines umlaufenden Spiralelements 105 wird ein Roheisengußteil als Basisspiralelement 121 verwendet, das eine Oberflächenrauhigkeit von 50 µm Rmax hat und dessen Oberfläche mit einer Harzüberzugsschicht 122 überzogen wird, die aus 20 Gew.-% Quarzglas, 20 Gew.-% einer Mischung aus Molybdendisulfid und Graphitpulver und aus 60 Gew.-% Bismaleimidtriazinharz zusammengesetzt ist. Die Dicke der Harzüberzugsschicht 122 beträgt 0,5 mm. Die Abmessungsgenauigkeit der von dieser Harzmasse abgedeckten Spiralwand beträgt ±3 µm.

Weiterhin wird ein stationäres Spiralelement 125 durch Beschichten eines Basiselements mit einer Überzugsschicht 122 und dem gleichen Harz hergestellt. Der Verjüngungswinkel R der beschichteten Spiralwände beträgt 2° sowohl beim umlaufenden als auch beim stationären Spiralelement. Sowohl bei dem umlaufenden Spiralelement 105 als auch bei dem stationären Spiralelement 125 betragen der Radius R 1 mm, die Spiralwandhöhe 30 mm und der Spiralelementaußendurchmesser 130 mm. Die Spiralelemente 105 und 125 werden mit einem Spiralkompressor zusammengefügt, mit dem ein Beschleunigungsversuch bei einem Kompressionsverhältnis (Verhältnis von Ansaugdruck zu Förderdruck) von 1 : 6 (5 bar/30 bar) über 100 Stunden bei 3600 Upm durchgeführt wird. Bei dem Versuch läßt sich keine merkliche Verringerung des Kompressionsverhältnisses feststellen, was eine hohe Betriebssicherheit zeigt, die im wesentlichen gleich der von Spiralelementen ist, die sparabhebend präzisionsbearbeitet sind. Nach dem Versuch wird der Spiralkompressor demontiert. Es werden die Harzüberzugsschichten 122 an beiden Spiralelementen 105 und 125 untersucht. Die Harzüberzugsschichten 122 zeigen weder eine Beschädigung noch irgendeine Veränderung.

Da die Oberfläche eines jeden der aus Roheisen gegossenen Spiralelemente 121 und 126 mit einer Harzüberzugsschicht 122 in einer Zusammensetzung beschichtet ist, die aus 60 Gew.-% Bismaleimidtriazinharz, 20 Gew.-% Quarzglas und 20 Gew.-% Graphitpulver und Molybdendisulfid besteht, können die mit Harz beschichteten Spiralwände mit hoher Abmessungsgenauigkeit in der Größenordnung von µm ausgebildet werden. Die Harzüberzugsschichten haben überlegene Anti-Öl- und Anti-Fluorkohlenwasserstoff-Eigenschaften sowie eine gute Affinität und Adhäsion an den Basiselementen der Spiralelemente. Es ist somit möglich, umlaufende und stationäre Spiralelemente 105 bzw. 125 mit überlegenem Verschleißwiderstand und hoher Betriebssicherheit herzustellen. Die Zeit und die Anzahl von Schritten, die für die Herstellung dieser Spiralelemente erforderlich sind, sind verglichen mit herkömmlichen Spiralelementen, die mit einem hohen Genauigkeitsgrad maschinell präzisionsbearbeitet werden, merklich verkürzt, was zu einer Steigerung des Produktions- und Installations-Investierungs- Wirkungsgrads führt. Gewöhnlich werden als Basiselemente für die Spiralelemente Gußteile aus Roheisen im Gußzustand verwendet. Es eignen sich aber auch andere Materialien und andere Herstellungsverfahren für die Anfertigung der Basiselemente, beispielsweise Gesenkformen aus Aluminium oder Schmieden, plastische Bearbeitung, Grobmaschinenbearbeitung usw.

Das bei der beschriebenen Ausführungsform verwendete Basiselement hat eine Oberflächenrauhigkeit von etwa 50 µm Rmax. Eine zufriedenstellend hohe Bindefestigkeit zwischen dem Basiselement und der Harzüberzugsschicht 122 ergibt sich auch, wenn die Oberflächenrauhigkeit zwischen 5 und 100 µm Rmax liegt.

Der Verjüngungswinkel R von 2° und der Radius R von 1 mm dienen ebenfalls nur der Veranschaulichung. Ein zufriedenstellendes Trennen von der Form ist auch möglich, wenn der Verjüngungswinkel R nicht kleiner als 0,5° ist. Wenn der Radius R zwischen 0,5 und 2 mm liegt, lassen sich Spannungskonzentrationen vermeiden, ohne die Gießbarkeit zu beeinträchtigen.

Der anorganische Füllstoff, bei der beschriebenen Ausführungsform Quarzglas, kann durch ein anderes Material ersetzt werden, beispielsweise durch eine Mischung aus Aluminiumoxyd und Siliciumoxyd (Orastenit), durch Glimmer, Glimmerpulver und dgl. Anstelle der als Feststoffschmiermittel verwendeten Mischung kann auch ein Einkomponentenschmiermittel verwendet werden, das aus Graphitpulver, aus Kohlenstoffaserstaub und dgl. besteht. Die Harzmasse muß nicht immer ein Feststoffschmiermittel enthalten, obwohl der Zusatz eines Feststoffschmiermittels bevorzugt wird, da der Verschleißwiderstand verbessert und die Lebensdauer der Harzüberzugsschicht 122 durch den Zusatz eines solchen Feststoffschmiermittels verlängert wird.

Bei dem Spiralelement in der vierten Ausführungsform haben sowohl das stationäre Spiralelement als auch das umlaufende Spiralelement ein Basiselement, das der dritten Ausführungsform entspricht. Die Oberfläche des Spiralelements mit Ausnahme seiner Rückseite ist gleichförmig mit einer Harzüberzugsschicht aus einer Harzmasse beschichtet, die hauptsächlich aus Polyaminobismaleimidharz zusammengesetzt ist. Insbesondere enthält die Harzmasse 60 Gew.-% Polyaminobismaleimidharz, 20 Gew.-% Quarzglas als anorganischer Füllstoff und 20 Gew.-% Feststoffschmiermittel, was aus einer Mischung von Graphitpulver und Molybdendisulfid (MOS₂) zusammengesetzt ist. Die Harzmasse wird für den Präzisionsguß an dem Basiselement zur Bildung der Harzüberzugsschicht angeformt.

Das Polyaminobismaleimidharz hat überlegene Eigenschaften hinsichtlich seiner Beständigkeit gegen Öl und Fluorkohlenwasserstoff und ist in hohem Maße hitzebeständig. Die erwähnte Harzmasse hat eine lineare Wärmeausdehnungszahl von etwa 2,3 × 10^-5 cm/cm/°C und eine Glasübergangstemperatur Tg von etwa 255°C. Die Festigkeit der Bindung zwischen der Harzmasse und dem Basiselement des Spiralelements beträgt bei Raumtemperatur 1100 N/cm². Außerdem hat diese Harzmasse einen ausreichend kleinen Gießschrumpffaktor. Die Harzüberzugsschicht hat somit eine hohe Funktionssicherheit im Temperaturbereich des normalen Einsatzes des Kompressors in Spiralbauweise, wie dies anhand der ersten Ausführungsform beschrieben wurde.

Bei einer fünften Ausführungsform eines Spiralelements haben sowohl das stationäre Spiralelement als auch das umlaufende Spiralelement ein Basiselement, das dem der dritten Ausführungsform entspricht. Die Oberfläche des Spiralelements mit Ausnahme seiner Rückseite ist gleichförmig mit einer Harzüberzugsschicht aus einer Harzmasse beschichtet, die 30 Gew.-% Bismaleimidtriazinharz, 30 Gew.-% eines Epoxyharzes, 20 Gew.-% Quarzglas als anorganischer Füllstoff und 20 Gew.-% eines Feststoffschmiermittels enthält, das aus einer Mischung von Graphitpulver und Molybdendisulfid (MOS₂) besteht. Die Harzmasse wird im Präzisionsguß an dem Basiselement durch ein Vakuumkompressionsspritzgießverfahren angebracht, wodurch man eine Harzüberzugsschicht mit einer gleichförmigen Stärke erhält.

Die erwähnte Harzmasse hat eine lineare Wärmeausdehnungszahl von etwa 2,8 × 10^-5 cm/cm/°C und eine Glasübergangstemperatur Tg von etwa 190°C. Die Haftfestigkeit zwischen der Harzmasse und dem Basiselement des Spiralelements beträgt bei Raumtemperatur 1500 N/cm². Die Harzmasse hat weiterhin einen ausreichend kleinen Gießschrumpffaktor. Die Harzüberzugsschicht hat so eine hohe Funktionssicherheit in dem Temperaturbereich des normalen Einsatzes des Spiralkompressors wie bei der zuerst beschriebenen Ausführungsform.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist jedoch die Haftfestigkeit zwischen dem Basiselement und der Harzüberzugsschicht gegenüber der dritten und vierten Ausführungsform weiter gesteigert, außerdem ist der Harzmasse Epoxyharz zugesetzt. Der im wesentlichen gleiche Effekt wird erzielt, wenn anstelle des Bismaleimidtriazinharzes die gleiche Menge von Polyaminobismaleimidharz verwendet wird.

Die in Fig. 14 gezeigte Formmaschine 200 wird zur Herstellung des umlaufenden Spiralelements 105 von Fig. 11 verwendet. Die Formmaschine ist im geschlossenen Zustand gezeigt, wobei das Basiselement 121 des umlaufenden Spiralelements 105 in dem Formhohlraum sitzt. Die Formmaschine 200 hat eine Form, die aus einem ersten stationären Formteil 227 und aus einem zweiten beweglichen Formteil 228 zusammengesetzt ist, das mit dem ersten Formteil 227 so zusammenwirkt, daß ein Formhohlraum 229 mit einer Gestalt gebildet wird, die im wesentlichen der des herzustellenden umlaufenden Spiralelements 105 entspricht. Das stationäre Formteil 227 ist an einer stationären Basis 233 über eine Zwischenplatte 232 befestigt. Das bewegliche Formteil 228 ist an einer beweglichen Basis 235 über einen Distanzblock 234 befestigt. In einer Ringnut, die in der Hohlraumfläche 228 a des beweglichen Formteils 228 ausgebildet ist, ist ein abdichtender O-Ring 239 angeordnet. Weitere O-Ringe 240 sind zwischen dem stationären Formteil 227 und der Zwischenplatte 232 und zwischen der Zwischenplatte 232 und der stationären Basis 233 angeordnet, um ein Entweichen von Gas zu verhindern.

Das stationäre Formteil 227 hat eine Harzeingießöffnung 230, die zu einem Angußkanal 230 a führt, der so angeordnet ist, daß die Harzmasse in den Abschnitt des Formhohlraums 229 angrenzend an das Ende des Spiralwandabschnittes des Basiselements eingeführt werden kann. Das bewegliche Formteil 228 ist an seiner Hohlraumfläche 228 a mit einem Vorsprung 228 b versehen, der komplementär zu der Oldham- Keilnut 123 ist, die in dem Basiselement 121 des umlaufenden Spiralelements ausgebildet ist. Die Hohlraumoberfläche 228 a des beweglichen Formteils 228 ist weiterhin in ihrem zentralen Abschnitt mit einem Lageraufnahmeabschnitt 228 c versehen, der komplementär zu der Gestalt des Kurbelwellenlagerabschnitts 124 ist, der an dem umlaufenden Spiralelement ausgebildet ist. Durch eine Bohrung in dem beweglichen Formteil 228 erstreckt sich unter Belassung eines Ringspalts 237 um ihn herum beweglich ein Auswerferstab 236. In dem Distanzblock 234 ist eine Vakuumansaugöffnung 238 ausgebildet und mit einer nicht gezeigten Vakuumpumpe verbunden. Nach dem Schließen der Form wird der Hohlraum 229 durch die Vakuumpumpe über die Vakuumansaugöffnung 238 und den Ringspalt 237 evakuiert, was noch erläutert wird.

Durch Verwendung der Formmaschine 200 mit dem beschriebenen Aufbau kann das umlaufende Spiralelement des Kompressors in Spiralbauweise mit dem nachstehend erläuterten Verfahren hergestellt werden.

Wie erwähnt ist das Basiselement 121 des Spiralelements aus Roheisen gegossen. Die Oberfläche des Basiselements 121 bleibt im Gußzustand, ausgenommen die Rückseite 120 b, die spanabhebend bearbeitet wird. Die Oberfläche des Basiselements 121 im Gußzustand hat eine Oberflächenrauhigkeit in der Größenordnung von etwa 50 µm Rmax. Das als Beschichtungsmaterial verwendete Harz hat eine Zusammensetzung aus 20 Gew.-% Quarzglas als anorganischer Füllstoff, aus 20 Gew.-% einer Mischung aus Graphitpulver und Molybdendisulfid als Feststoffschmiermittel und aus 60 Gew.-% Bismaleimidtriazinharz.

Nach dem Öffnen der Form wird das Basiselement 121 in der Form so angeordnet, daß seine Rückseite 120 b auf der Hohlraumoberfläche 228 a des beweglichen Formteils 228 sitzt, wobei der Kurbelwellenlagerabschnitt 124 und die Oldham-Keilnut 123 des Basiselements 121 in den Lageraufnahmeabschnitt 228 c bzw. auf den Vorsprung 228 b passen. Das direkte Sitzen der Rückseite 120 a des Basiselements 121 auf der Hohlraumoberfläche 228 a positioniert die Spiralwand 119 an dem Basiselement 121 genau in Axialrichtung oder Höhenrichtung, während die Oldham-Keilnut 123, die auf den Vorsprung 228 b passt, das Basiselement 121 und somit die Spiralwand 119 in Drehrichtung positioniert.

Wenn die Vakuumkompressionsspritzgießformmaschine eingeschaltet wird, wird die Form provisorisch geschlossen, wobei ein vorgegebener Kompressionsrand verbleibt und eine nicht gezeigte Düse der Formmaschine in Kontakt mit dem Eingußtrichter 231 gebracht wird. Dann wird die Vakuumpumpe anlaufen gelassen, um im Formhohlraum 229 den Druck auf ein vorgegebenes Vakuum abzusenken. Danach wird eine vorher festgelegte Menge der genannten Harzmasse durch den Eingußtrichter 231 und den Angußkanal 230 a eingegossen, wodurch der Raum 229 a in dem Hohlraum 229 gefüllt wird. Nach dem Füllen des Raumes 229 a mit dem Harz wird das bewegliche Formteil 228 weiterbewegt, um das Harz zusammenzudrücken, bis der Kompressionsrand auf Null reduziert ist. Nach Ablauf einer vorgegebenen Zeit, die für das Härten des Harzes eingestellt ist, wird das bewegliche Formteil 228 vom stationären Formteil 227 entfernt. Die Auswerfstange 236 bewegt sich nach vorne und trennt den geformten Gegenstand vom Hohlraum 229, wodurch man ein mit Harz beschichtetes umlaufendes Spiralelement 105 in der gewünschten Form und Größe erhält. Dann wird die Vakuumkompressionsspritzgießformmaschine abgeschaltet.

Beispiel II

Durch Verwendung der Formmaschine 200 von Fig. 14 wird ein umlaufendes Spiralelement 105 hergestellt. Nach dem Plazieren eines Basiselements 121 des Spiralelements in dem Hohlraum 229 wird die Form vorläufig geschlossen, wobei ein Kompressionsrand von 1,5 mm verbleibt. In diesem Zustand wird ein Spalt von 2,0 mm am Ende bzw. an der Stirnseite des Spiralwandabschnitts des Basiselements 121 gebildet. Durch die Inbetriebnahme der Vakuumpumpe wird der Druck in dem Hohlraum um 2,6 × 10³ Pa reduziert. Nach dem Einspritzen der Harzmasse zur Füllung des Raumes 229 a in dem Hohlraum 229 wird die Form vollständig geschlossen, bis der Kompressionsrand auf Null reduziert ist. Nach dem Ablauf der Aushärtungszeit wird die Form geöffnet. Man erhält eine Harzüberzugsschicht 122 mit einer gleichförmigen Stärke von 0,5 mm an der Oberfläche des Basiselements 121 mit einer Abmessungsgenauigkeit in der Größenordnung von ±3 µm.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, ein mit Harz beschichtetes umlaufendes Spiralelement mit einer hohen Abmessungsgenauigkeit in der Größenordnung von µm herzustellen, wobei man zusätzliche verschiedene Vorteile bewirkt, beispielsweise überlegene Anti-Öl- und Anti-Fluorkohlenwasserstoff-Eigenschaften, eine hohe Bindefestigkeit zwischen dem Basiselement und der Harzüberzugsschicht sowie einen hohen Verschleißwiderstand des Spiralelements zusammen mit einer ausgezeichneten Oberflächengenauigkeit, einer guten mechanischen Festigkeit und einer guten Haftfestigkeit an der Trennfläche, wodurch die Funktionsfähigkeit des umlaufenden Spiralelements und somit des Kompressors in Spiralbauweise, in den dieses umlaufende Spiralelement eingebaut ist, gewährleistet wird.

Das stationäre Spiralelement kann in gleicher Weise wie das umlaufende Spiralelement hergestellt werden. Dabei wird das Basiselement 126 des stationären Spiralelements in dem Formhohlraum so angeordnet, daß die Rückseite des Basiselements 126 auf der Hohlraumfläche des beweglichen Formteils ruht, wodurch der Spiralwandabschnitt des Basiselements genau in Höhenrichtung positioniert ist. Die Positionierung des Basiselements in Rotationsrichtung erfolgt beispielsweise dadurch, daß ein geeigneter Abschnitt, wie die Förderöffnung, des Basiselements 126 mit einem entsprechenden Vorsprung in Eingriff gebracht wird, der an der Hohlraumfläche des beweglichen Formteils ausgebildet ist.

Die in Fig. 15 gezeigte Ausführungsform einer Formmaschine 200 A dient ebenfalls zur Herstellung des umlaufenden Spiralelements 105 von Fig. 11, wobei von einem Basiselement 121 ausgegangen wird.

Die Formmaschine 200 A hat ein stationäres Formteil 227 A und ein bewegliches Formteil 228 A. Das bewegliche Formteil 228 A ist mit einer Vakuumansaugöffnung 238 A, über die der Formhohlraum 229 A vom Umfang des in der Form angeordneten Basiselements evakuiert werden kann, und mit einem Angußkanal 230 A versehen, durch den die Harzmasse in den Raum am äußeren Umfang des Basiselements eingespritzt werden kann. Bei Verwendung dieser Formmaschine 200 A läßt sich das umlaufende Spiralelement 105 genau nach dem gleichen Verfahren herstellen, wie es anhand von Fig. 14 erläutert wurde.

Nach dem Aushärten des Harzes wird die Form geöffnet. Die Auswerfstange 236 A wird vorwärts bewegt, wodurch der geformte Gegenstand aus dem beweglichen Formteil 128 A ausgeworfen wird. Inzwischen wird der Abschnitt g des Harzes im Angußkanal 230 A an seinem verengten Abschnitt durchtrennt, so daß er in Form eines konischen Vorsprungs an dem äußeren Umfangsabschnitt des Produkts verbleibt. Dieser Harzabschnitt g ist jedoch mit der Rückseite des Basiselements des umlaufenden Spiralelements 105 verbunden, so daß er einfach an seinem Basisendabschnitt abgetrennt und entfernt werden kann, ohne daß eine nachfolgende spanabhebende Bearbeitung oder Endbearbeitung erforderlich ist. Die Formmaschine 200 A von Fig. 14 ist somit hinsichtlich ihres Produktionswirkungsgrades weiter verbessert.

Die in Fig. 16 gezeigte Formmaschine 200 B dient zur Herstellung eines umlaufenden Spiralelements 105 von Fig. 11. Die Formmaschine 200 B ist geschlossen dargestellt, wobei sich das Basiselement 121 in dem Formhohlraum befindet.

Die Formmaschine 200 B hat ein stationäres Formteil 227 B und ein bewegliches Formteil 228 B. Das bewegliche Formteil 228 B ist mit einer Vakuumansaugöffnung 238 A versehen, durch die der Formhohlraum 229 von dem äußeren Umfang des Basiselements 121 des beweglichen Spiralelements evakuiert werden kann. Andererseits ist das stationäre Formteil 227 B mit einem Angußkanal 230 B verbunden, der mit dem Dach des Hohlraums 229 an der Stirnseite des Spiralwandabschnitts des Basiselements 121 des umlaufenden Spiralelements in Verbindung steht. Wie im einzelnen in Fig. 17 gezeigt ist, hat der Angußkanal 230 B einen verengten Abschnitt c, der näher an dem Spiralwandabschnitt 119 des Basiselements 121 als der äußerste Abschnitt 229 b der eine Spiralwand bildenden Nut des Hohlraums 229 liegt.

Bei Verwendung dieser Formmaschine 200 B kann das umlaufende Spiralelement nach dem gleichen Verfahren hergestellt werden, wie es anhand von Fig. 14 erläutert wurde. Wenn die Form geöffnet ist, wird der Abschnitt des Harzes, das den Angußkanal 230 B gefüllt hat, an dem verengten Abschnitt c durchtrennt. Der durchtrennte Endabschnitt des Harzes am Ende der Spiralwand beeinträchtigt die Leistung des Kompressors nicht, da er in dem Ende der Spiralwand des so fertiggestellten umlaufenden Spiralelements aufgenommen oder nach innen versetzt dazu ist. Somit besteht keine Notwendigkeit für die Durchführung einer spanabhebenden Bearbeitung dieses Harzabschnitts, wodurch die Herstellung des umlaufenden Spiralelements weiter verbessert ist.

Die in Verbindung mit Fig. 16 erläuterte Formvorrichtung kann für die Herstellung der in den Fig. 2, 3 und 7 gezeigten Spiralelemente verwendet werden, die wulstförmige innere Enden der Spiralwände haben. In diesem Fall wird der verengte Abschnitt c des Angußkanals 230 B vorzugsweise zu der axialgerichteten Fläche des wulstförmigen Endabschnitts jeder Spiralwand angeordnet. Bei dieser Anordnung wird die Aussparung in der Harzüberzugsschicht aufgrund des Vorhandenseins des verengten Abschnitts c in der axial ausgerichteten Fläche des wulstförmigen Abschnitts der mit Harz überzogenen Spiralwand ausgebildet, so daß der Einfluß der Aussparung auf die Festigkeit der Harzüberzugsschicht geringer als in dem Fall ist, wo sich der verengte Abschnitt c an einer anderen Stelle befindet.

Die Harzmasse zur Bildung der Harzüberzugsschichten 5 c und 122 bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen kann durch Harzzusammensetzungen ersetzt werden, die hauptsächlich aus Polyimidharzen bestehen. Ein typisches Beispiel für eine solche substitutive Harzzusammensetzung enthält 25 Gew.-% Quarzglas als anorganischer Füllstoff, 25 Gew.-% einer Mischung aus Molybdendisulfid und Graphit und 50 Gew.-% Poliyimidharz.

Das Polyimidharz hat eine überlegene Hitzebeständigkeit, wenn es bei einer Temperatur zwischen 120°C und 200°C verwendet wird und weist eine hohe Haltfestigkeit bezüglich des Materials des Basiselements 121 des Spiralelements in der Größenordnung von 1000 N/cm² oder höher auf. Die Anti-Öl- und Anti-Fluorkohlenwasserstoff-Eigenschaften sind sehr gut. Der Zusatz des Quarzglases verringert die lineare Wärmeausdehnungszahl der Harzmasse auf einen Wert, der in der Nähe des Materials des Basiselements 121 des Spiralelements liegt. Die Mischung aus Molybdendisulfid und Graphit sorgt für einen Schmiereffekt, der den Verschleißwiderstand verbessert. In dem Temperaturbereich zwischen -20°C und 170°C, in welchem der Kompressor normalerweise arbeitet, hat die aus diesen Bestandteilen zusammengesetzte Harzmasse überlegene Eigenschaften, beispielsweise stellt sich bei der Spiralwand keine wesentliche Änderung mit dem Alter ein, die Affinität oder Adhäsionsfestigkeit an dem Basiselement des Spiralelements ist gut, der Verschleißwiderstand ist hoch, die Anti-Öl- und Anti-Fluorkohlenwasserstoff-Eigenschaften sind überlegen und die mechanische Festigkeit ist groß, so daß die Funktionssicherheit der Harzüberzugsschicht 22 merklich verbessert ist. Die Harzmasse hat eine lineare Wärmeausdehnungszahl von 2,8 × 10^-5 cm/cm/°C und eine Glasübergangstemperatur von 230°C.

Beispiel III

Es soll ein umlaufendes Spiralelement 105 hergestellt werden. Dafür wird ein Basisspiralelement 121 (Fig. 1) benutzt, welches ein aus Roheisen gegossenes Gußteil ist und im Gußzustand belassen wird, so daß es eine Oberflächenrauhigkeit von 50 µm Rmax hat. Die Beschichtung der Oberfläche des Basiselements 121 mit einer Harzüberzugsschicht aus einer Masse, die 25 Gew.-% Quarzglas, 25 Gew.-% einer Mischung aus Molybdendisulfid und Graphitpulver und 50 Gew.-% Polyimidharz enthält, wird die Formmaschine 200 von Fig. 14 verwendet. Das stationäre Spiralelement 125 (Fig. 13) wird in gleicher Weise gefertigt. Die Stärke der Harzüberzugsschicht an jedem Spiralelement beträgt 0,5 mm. Die Abmessungsgenauigkeit der Spiralwand, die mit dieser Harzmasse überzogen ist, beträgt ±3 µm. Der Verjüngungswinkel R der beschichteten Spiralwände liegt bei 2° sowohl beim umlaufenden Spiralelement 105 als auch beim stationären Spiralelement 125. Der Radius R beträgt 1 mm, die Spiralwandhöhe 30 mm und der Spiralenaußendurchmesser liegt bei 130 mm bei beiden Spiralelementen. Die Spiralelemente 105 und 125 werden zusammengefügt und in einen Spiralkompressor eingebaut. Dann wird ein Beschleunigungsversuch mit diesem Kompressor bei einem Verdichtungsverhältnis (Ansaug/Förderverhältnis) von 1 : 6 (5 bar/30 bar) 1000 Stunden lang bei 3600 Upm durchgeführt. Der Versuch ergibt keine wesentliche Verringerung des Verdichtungsverhältnisses, wodurch die hohe Funktionsfähigkeit nachgewiesen ist, die im wesentlichen der entspricht, wie man sie mit hochgenau bearbeiteten Spiralelementen erhält. Nach dem Versuch wird der Spiralkompressor demontiert. Es werden die Harzüberzugsschichten 122 an dem stationären Spiralelement 105 und 125 untersucht. Die Harzüberzugsschichten 122 zeigen weder eine Beschädigung noch eine Veränderung.

Claims

1. Kompressor in Spiralbauweise mit einem stationären Spiralelement (4) und einem umlaufenden Spiralelement (5, 105), von denen jedes in Verbundbauweise hergestellt ist, eine im wesentlichen kreisförmige Stirnwand (4 a, 5 a) und eine insgesamt spiralförmige Wand (4 b, 5 b) aufweist, die an einer Seite der Stirnwand (4 a, 5 a) ausgebildet ist und sich davon ausgehend axial erstreckt, wobei die Spiralelemente (4, 5) so angeordnet sind, daß ihre Spiralwände (4 b, 5 b) ineinandergreifen und mit den Stirnwänden (4 a, 5 a) unter Bildung von Arbeitskammern (9) zusammenwirken, und mit Antriebseinrichtungen (3, 14), die das umlaufende Spiralelement (5) eine Umlaufbewegung relativ zum stationären Spiralelement (4) so ausführen lassen, daß die Arbeitskammern (9) radial unter Änderung ihrer Volumina bewegt werden, wobei jedes der Spiralelemente (4, 5) ein Basisspiralelement (5-1, 121) aus Metall, das einen Stirnwandabschnitt (5 a-1, 120) und einem im wesentlichen spiralförmigen Wandabschnitt (5 b-1, 119) aufweist, der sich axial von einer Seite des Stirnwandabschnitts (5 a-1, 120) aus erstreckt, und eine Überzugsschicht (5 c, 122) aus einer Harzmasse aufweist, die wenigstens auf der gesamten Oberfläche der einen Seite des Stirnwandabschnitts (5 a-1, 120) ausgebildet ist und die Oberfläche des Spiralwandabschnitts (5 b-1, 119) einschließt, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralwand (4 b, 5 b) eines jeden solchen Verbundspiralelements (4, 5) in einem inneren Endabschnitts (4 b-, 5 b-) endet, der insgesamt in Axialrichtung des Spiralelements (4, 5) gesehen wulstförmig ist, und daß die Harzmasse ein wärmehärtbares Harz und einen anorganischen Füllstoff aufweist, eine lineare Wärmeausdehnungszahl, die nicht größer als 2,8 × 10^-5 cm/cm/°C ist, und eine Glasübergangstemperatur aufweist, die nicht niedriger als 160°C ist.

2. Kompressor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralwand (4 b, 5 b) eines jeden Verbundspiralelements (4, 5) auf ihrem wesentlichen Abschnitt von einer äußeren Evolventenkurve (AB) und einer inneren Evolventenkurve (A′B′) gebildet werden, die innere Enden (A, A′) haben, wobei das innere Ende (A) der äußeren Evolventenkurve (AB) im Winkel um 180° zu dem inneren Ende (A′) der inneren Evolventenkurve (A′B′) versetzt ist, das innere Ende (A) der äußeren Evolventenkurve (AB) glatt mit mit einen Ende eines konvexen Bogens (r) und das innere Ende (A′) der inneren Evolventenkurve (A′B′) glatt mit dem einen Ende eines konkaven Bogens (R) verbunden ist.

3. Kompressor in Spiralbauweise nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexe Kurve (r) und die konkave Kurve (R) glatt und direkt miteinander an ihren anderen Enden (C) verbunden sind.

4. Kompressor in Spiralbauweise nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die anderen Enden (C, C′) der äußeren Evolventenkurve (AB) und der inneren Evolventenkurve (A′B′) durch eine Linie verbunden sind, die sowohl zu dem konvexen Bogen (r) als auch zu dem konkaven Bogen (R) an ihren anderen Enden (C, C′) tangential ist.

5. Kompressor in Spiralbauweise nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Überzugsschicht (4 c, 5 c) der Spiralwand (4 b, 5 b) eines jeden Verbundspiralelements (4, 5) über der gesamten Spirallänge der Spiralwand (4 b, 5 b) eine im wesentlichen gleichförmige Stärke hat.

6. Kompressor in Spiralbauweise nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiralwandabschnitt (5 b-1) des Basisspiralelements (5-1) eines jeden Verbundspiralelements (5) eine im wesentlichen gleichförmige Stärke über der gesamten Spirallänge des Spiralwandabschnitts (5 b-1) aufweist und daß die Überzugsschicht (5 c) auf dem Spiralwandabschnitt (5 b-1) des Basisspiralelements (5-1) eine Stärke hat, die an dem wulstförmigen inneren Ende (5 b′-1) größer ist als an den anderen Abschnitten der Spiralwand (5 b).

7. Kompressor in Spiralbauweise nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtbare Harz ein Bismaleimidtriazinharz ist.

8. Kompressor in Spiralbauweise nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtbare Harz ein Polyaminobismaleimidharz ist.

9. Kompressor in Spiralbauweise nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das wärmehärtbare Harz ein Polyimidharz ist.

10. Kompressor in Spiralbauweise nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzmasse Bismaleimidtriazinharz und Epoxyharz umfasst.

11. Kompressor in Spiralbauweise nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Harzmasse weiterhin ein Feststoffschmiermittel aufweist.

12. Kompressor in Spiralbauweise nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Feststoffschmiermittel eine Mischung aus Graphit und Molybdendisulfid ist.

13. Kompressor in Spiralbauweise nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der anorganische Füllstoff Quarzglas ist.

14. Verfahren zur Herstellung eines Verbundspiralelements für einen Kompressor in Spiralbauweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Spiralelement eine im wesentlichen kreisförmige Stirnwand und eine im wesentlichen spiralförmige Wand aufweist, die sich axial von einer Seite der Stirnwand aus erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Basisspiralelement aus Metall hergestellt wird, das einen im wesentlichen kreisförmigen Stirnwandabschnitt und einen insgesamt spiralförmigen Wandabschnitt aufweist, der an der Stirnwand ausgebildet ist und sich axial davon auf einer Seite des Stirnwandabschnitts erstreckt,
daß das Basisspiralelement in einem Formhohlraum positioniert wird, der von einem Paar von Formteilen gebildet wird, wenn sie sich in ihrer Schließstellung befinden, wobei der Formhohlraum eine erste und eine zweite Hohlraumoberfläche aufweist, die erste Hohlraumoberfläche von einem der Formteile gebildet wird und so ausgelegt ist, daß an ihr die Rückseite des Stirnwandabschnittes des Basisspiralelements angreift, die zweite Hohlraumoberfläche von dem anderen Formteil gebildet wird und so geformt und bemessen ist, daß ihre Gestalt im wesentlichen komplementär zu der einen Seite des Stirnwandabschnitts des Basisspiralelements und des Spiralwandabschnitts daran sowie etwas größer als die eine Seite des Stirnwandabschnitts mit Spiralwandabschnitt ist, so daß ein Raum einer vorgegebenen Abmessung zwischen dem anderen Formteil und dem Basisspiralelement gebildet wird, und an der Form ein Angußkanal vorgesehen ist,
eine vorgegebene Menge einer Harzmasse durch den Angußkanal in den Formhohlraum zum Vollfüllen des Raums eingebracht wird, so daß eine Überzugsschicht aus der Harzmasse auf der einen Seite des Stirnwandabschnitts des Basisspiralelements und seines Spiralwandabschnitts ausgebildet wird, wobei das Basisspiralelement eine Oberflächenrauhigkeit von 5 bis 100 µm Rmax auf allen seinen Oberflächen mit Ausnahme der Rückseite des Stirnwandabschnitts aufweist und die Harzmasse ein wärmehärtbares Harz und einen anorganischen Füllstoff aufweist, eine lineare Wärmeausdehnungszahl, die nicht größer als 2,8 × 10^-5 cm/cm/°C und eine Glasübergangstemperatur hat, die nicht niedriger als 160°C ist,
die Form, nachdem das Basisspiralelement an der ersten Hohlraumfläche positioniert ist, provisorisch geschlossen wird, wobei ein vorgegebener Kompressionsrand verbleibt,
dann die Harzmasse in den Formhohlraum eingeführt wird und danach die Form vollständig geschlossen wird, bis der Kompressionsrand Null wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum gegenüber der Atmosphäre luftdicht abgeschlossen ist, wenn die Form provisorisch geschlossen wird, und daß nach dem provisorischen Schließen der Form und vor dem Einbringen der Harzmasse in den Formhohlraum dieser evakuiert wird.

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Formhohlraum eine im wesentlichen spiralförmige Nut aufweist, die in der zweiten Hohlraumfläche ausgebildet ist, und daß der Angußkanal so angeordnet ist, daß er in der Axialrichtung des Basisspiralelements in dem Formhohlraum in die Spiralnut mündet.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiralwand des Verbundspiralelements einen inneren Endabschnitt aufweist, der in Axialrichtung des Verbundspiralelements gesehen insgesamt wulstförmig ist, und daß die Spiralnut einen radial inneren Endabschnitt zur Formung des wulstförmigen inneren Endabschnitts des Verbundspiralelements aufweist, wobei der Angußkanal so angeordnet ist, daß er in den inneren Endabschnitt der Spiralnut mündet.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Angußkanal einen verengten Abschnitt hat, der weiter innen in dem Formhohlraum als eine angrenzende Bodenfläche der Spiralnut angeordnet ist.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Angußkanal angrenzend an die erste Hohlraumfläche angeordnet ist.